(57)【要約】      （修正有）【課題】インク供給口を有する記録素子基板の側面部を封止剤により封止する場合、乾燥環境化においては、水分蒸発による封止剤自体の収縮により、特に、インク供給口の剛性の低い基板側面部も追従して変形し、最悪、基板が割れる場合がある。【解決手段】記録素子基板２の支持部材１に基板側面部と平行する溝Ｄ１を設け、溝までの間を薄肉にすることで、封止剤の収縮に伴う記録素子基板への引張力を緩和する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出させる複数のエネルギー発生素子と、複数のインク供給口を設けた素子基板と、該素子基板を配設するための凹部を有する支持部材とを有し、
該凹部の底面部で該素子基板を接合しており、該凹部の側面部と該素子基板の間に封止剤を封入しているインクジェットヘッドであって、
前記支持部材には、前記凹部の外側にインク供給口の長手部と平行に配置する溝を形成していると共に、
前記溝の長さは前記インク供給口の長手方向の長さ以上であり、前記溝の深さは前記凹部の深さ以上であり、前記溝と前記凹部との間の距離が前記凹部の深さ以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記溝の端部が、前記支持部材の端部に連通していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドに関し、特にインクジェットヘッドの構成部材の変形に対するヘッド構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来のインクジェットヘッドを説明するための図であり、本件で扱う記録カートリッジＣは、図４(a)〜(d)に示すように、記録素子基板２を含む記録ヘッド部と、インクを貯留したインク容器部とを一体に構成したものである。
【０００３】
記録素子基板２は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するためのエネルギー発生素子としてのヒータ（不図示）と、そのヒータに不図示の記録装置本体から供給される電気エネルギーを供給するための回路配線（不図示）を備えている。基板上にはインクをヒータ上に供給するための流路とインクを吐出させるための吐出口を備えたノズルプレート３が積層されている。本従来例においては、イエロー、マゼンダ、シアンの３色のインクを吐出させるための吐出口列３Ａ、３Ｂ、３Ｃを１つの記録素子基板２に備えている。
【０００４】
電気配線基板４は、記録装置本体からの電気信号を記録素子基板２に伝える配線を備え、記録装置本体の信号入出力端子との電気接点５を備え、その反対側に記録素子基板との接続端子６を有している。接続端子６は記録素子基板２上の接点７と電気的に接続する。この電気接続部は封止剤８によって覆われ、記録ヘッド部表面に付着するインクから電気接続部を保護している。
【０００５】
インク容器部は、ケース部１０とケース内部のインク貯留部（不図示）とフタ９から構成される。インク貯留部は、ケース内部にインク色ごと隔壁（不図示）により仕切ることにより形成され、インクごとの室にインク吸収体(不図示)を収納することにより、イエロー、マゼンタ、シアン各色のインクを個別に貯留している。
【０００６】
図４（e）は記録カートリッジＣのＡ―Ａ断面図であり、記録素子基板周りの構成を示している。記録素子基板２は、ケース部１０の凹部１１の底面で接着剤K２により接合されている。ケース１０の底部にはインク色毎のインク供給路IＡ、IＢ、ＩＣを設け、記録素子基板２にはインク色毎の吐出口列３Ａ、３Ｂ、３Ｃに連通するインク供給口２Ａ、２Ｂ、２Ｃを形成している。インク貯留部からインク供給路ＩＡ、ＩＢ、ＩＣを介して、記録素子基板２に各インクを供給することができる。
【０００７】
ここで、本件で扱うインク収容部と記録ヘッド部が一体となったカートリッジにおいては、記録素子基板２の支持部材であるケース１０の材料として、樹脂などを用いて安価に製造する場合が多く、以下に示すような変形に関する問題を有している。
【０００８】
カートリッジ製造時の工程において、樹脂材料のケース１０と半導体である記録素子基板２とを熱硬化型接着剤で接着接合する場合、硬化温度は室温より高いため、ケース部材と記録素子基板は室温時より膨張した状態で接着される。接着後、室温に戻るにつれてそれぞれの部材は収縮する。この際、線膨張差による応力が記録素子基板に発生し、特に、厚みが薄いインク供給口外側部分が記録素子基板内側に大きくたわむ。このように変形が生じた記録ヘッドから吐出されるインクはその吐出方向が偏向し、着弾位置がずれて記録品位の低下を引き起こすことがある。線膨張差が大きく、記録素子基板に付与される応力が大きい場合、温度変化が繰り返し起こるような環境化によっては記録素子基板の疲労破壊に至る場合もある。
【０００９】
記録素子基板自体の強度ＵＰをはかる方法として、特許文献１では、図６に示すように、インク供給口となる部分に、基板表面及び裏面のうち両方もしくはどちらかに、両持ち梁構造を設けることを提案している。また、線膨張差による応力を緩和するため方法として、特許文献２では、図７に開示すように、記録素子基板との接合部近傍に応力緩和溝を設置している。
【特許文献１】特開2007-237601号公報
【特許文献２】特開2007-015262号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年の高画質、高速、及び画質堅牢化に伴い、様々なインクが使用されるようになってきており、記録素子基板２の切断面が露出されていると、インクによってはＳｉが溶出する可能性がある。この際、図４（e）に示すように、切断面のみを覆うように封止剤Ｆを封入した場合には、インク残りが生じ、印字中に紙面に落ちる弊害もある。また、封止剤Ｆが少量であると、電気配線基板４の記録素子基板２への入出力端子６の裏面は被覆されない状態となり、インクによるショートが発生する。したがって、Ｓｉ溶出、画質、電気接続信頼性の理由から、封止剤Ｆで、記録素子基板２と凹部１１に挟まれる空間を十分に充填する必要がある。
【００１１】
しかしながら、一般的に封止剤Ｆは樹脂剤である場合が多く、樹脂構造の場合は、常温環境化もしくは、湿潤環境における飽和蒸気量に従い、ヘッド放置雰囲気中の水分を含んでいる。このような状態から、乾燥した環境化に長時間保存されると、封止剤Ｆ中の水分が蒸発することにより、図４(e)に示すような方向に封止剤の収縮が起こり、図５に示すように、記録素子基板２には外側に膨らむような引張力を付与された状態となる。特に、記録素子基板の左右側はインク供給口の外側であり薄肉となり、かつ長手部の中心部で最大変位量ｓとなる。特に、引張力に対してはインク供給口隅部の微少クラックで止まらず、割れに至る可能性がある。
【００１２】
以上から、インク収容部と記録ヘッド部が一体となったカートリッジにおいて、記録素子基板の支持部材に樹脂を使用し、記録素子基板のシュリンク及び長尺化を図る場合、封止剤自体の変形力をいかに記録素子基板に付与させないように出来るかが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためには、下記の各項（１）（２）のいずれかに示すインクジェットヘッドを用いる。
【００１４】
（１）インクを吐出させる複数のエネルギー発生素子と複数のインク供給口を設けた素子基板と、該素子基板を配設するための凹部を有する支持部材とを有し、
該凹部の底面部で該素子基板を接合しており、該凹部の側面部と該素子基板の間に封止剤を封入しているインクジェットヘッドであって、
前記支持部材には、前記凹部の外側にインク供給口の長手部と平行に配置する溝を形成していると共に、
前記溝の長さは前記インク供給口の長手方向の長さ以上であり、前記溝の深さは前記凹部の深さ以上であり、前記溝と前記凹部との間の距離が前記凹部の深さ以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【００１５】
（２）前記溝の端部が、前記支持部材の端部に連通していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、記録素子基板の支持部材であるケースの凹部近傍外側に溝を設け、溝までの間を薄肉にすることで、薄肉部の変形を容易にすることできるため、封止剤の収縮に伴う記録素子基板への引張力を緩和することが可能となる。このことから、本発明の構成をとることによって、記録素子基板のシュリンク、長尺化が可能となり、プリントヘッドのコストダウン、高画質化及び高速化、画像堅牢性能向上を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１８】
以下に実施例の説明を行うが、本実施例においては、ヘッド形態が図４で示した従来例での形態と同様であるため、同様の部分の説明は割愛する。また、本実施例においては、インク色を３色、イエロー、マゼンタ、シアンとしているが、インク色数、色種は本件の限りではなく、記録素子基板上のノズル列数、インク供給口の数、ケース内のインク供給流路の数もその限りではない。
【実施例１】
【００１９】
図１(a)には、本発明第１の実施例１を示す溝Ｄ１が形成された記録素子基板２の支持部材であるケース１を示してある。
【００２０】
図１（ｂ）は、ヘッド形態における記録素子基板２の短手方向の断面を示している。凹部１１と記録素子基板２とのの間に封止剤Ｆを封入しており、記録素子基板２の切断面をインクから保護している。
【００２１】
本実施例での溝Ｄ１においては、長手方向の長さLを、記録素子基板２に設けるインク供給口2A、2B、2Cの上面開口部長手方向の長さlより大きくとってある。
【００２２】
また、本実施例においては記録素子基板２の厚みは０．６ｍｍ程度であり、記録素子基板２がマウントされる凹部の深さは記録素子基板２の厚みとほぼ同等である。溝Ｄ１の深さdは本実施例においては、１．２ｍｍ程度である。さらに、凹部１１と溝Ｄ１との間の肉厚ｔは０．６ｍｍとした。なお、本実施例においては、ケース２と記録素子基板２との線膨張差による応力を軽減させるために、凹部１１底面部の外周部をさらに深さ０．６ｍｍ分削ぎとっている。以上の構成により、本実施例では凹部１１と溝Ｄ１に挟まれる壁Ｗのアスペクト比が高さ：厚み＝２：１であり、封止剤の変形を、壁Ｗの変形に追従させることが確認できた。
【００２３】
図２は、インクジェットヘッドを常温・常圧環境化にてインクディップした後、取り出して６０℃／ドライ環境化に保存した時の記録素子基板２長手部の変位量ｓ（図５参照）と記録素子基板の割れの有・無を示した表である。この結果より、ケース１０に溝Ｄ１を設け、壁Ｗを変形させる構造とした本実施形態では、１ｄａｙ程度で変位量は飽和しているのがわかる。溝の無い従来構造の場合には、初期変位量が本実施例構造より大きくなっていること、さらに5ｄａｙ経過時も変位量は増加していることから、封止剤、ケース部及び記録素子基板に負荷される力のバランスが収束する時間が長くなっている。この際、記録素子基板２の破壊強度を超え、ついには記録素子基板２のインク供給口隅部からクラックが入り、割れが発生するのが確認されている。
【００２４】
以上から、本実施例１においては、以下に述べる効果が得られた。すなわち、ケース凹部１１の近傍外側に溝Ｄ１を設け、凹部と溝に挟まれた壁Ｗの厚さを薄くすることで、壁Ｗの変形を容易にし、封止剤の収縮による記録素子基板への引張力を緩和することが可能となる。
【実施例２】
【００２５】
図３には、本発明第２の実施例２を示す溝Ｄ２０が形成された記録素子基板２のケース部材２０を示してある。本実施例での溝Ｄ２０は、ケース部材２０の長手方向の端部に連通している。溝その他の形状は実施例１と同様にしてある。
【００２６】
実施例１においては、電気配線基板４と溝Ｄ１に囲まれた閉空間（不図示）が発生するために、温度環境変化によっては、閉空間内のエアの膨張・収縮により、電気配線基板４の接着強度が低下する懸念も考えられた。しかしながら、本実施例２においては、溝の端部をケースの端部まで連通することにより、エアパスをつくり、上述の問題を回避することができた。
【００２７】
さらに、ヘッドが誤って落下し、角部から衝撃力Ｐを受けたとしても、ケース端部まで溝部を伸ばすことによって、ケースからの衝撃力を記録素子基板Sにまで伝わらない点でも有利であることがわかった。
【００２８】
以上から、本実施例２においては、以下に述べる効果が得られた。すなわち、実施例１同様にケース凹部の近傍外側に溝を設け、凹部と溝に挟まれた壁の厚さを薄くすることで、壁の変形を容易にし、封止剤の収縮による記録素子基板への引張力を緩和することが可能となる。さらに、溝部をケース部端部まで連通させることにより、電気配線基板の接着信頼性を向上させるとともに、落下衝撃時のヘッド信頼性の向上を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの実施例１を説明するための図  （ａ）実施例１を示す凹部近傍に溝Ｄ１を形成してあるケース概略図  （ｂ）実施例１を示す記録素子基板周りのインクジェットヘッドＡ-Ａ断面概略図
【図２】ドライ環境化における実施例１と従来ヘッド構造での記録素子基板の変位量と基板割れの有・無
【図３】本発明のインクジェットヘッドの実施例２のケース概略図
【図４】従来のインクジェットヘッドを説明するための図  （ａ）従来型インクジェットヘッドのインク収容部概略図  （ｂ）本件で使用する記録素子チップ概略図  （ｃ）本件で使用する電気配線基板概略図  （ｄ）従来型インクジェットヘッドの概略図  （ｅ）従来型インクジェットヘッドＡ−Ａ断面概略図
【図５】記録素子基板の変形例を模式的に表わした図
【図６】特許文献１の図９に相当する図
【図７】特許文献２の図６に相当する図
【符号の説明】
【００３０】
１  実施例１におけるケース
２  記録素子基板
３  ノズルプレート
４  電気配線基板
５  本体との電気信号入出力端子の接点
６  記録素子基板への入出力端子
７  記録素子基板の接点
８  記録素子基板と電気配線基板との電気接続部を被覆する封止剤
９  インク吸収部体を密閉するフタ
１０  従来型のインクジェットヘッドのケース
１１  記録素子基板が配設されるケースの凹部
２０  実施例２におけるケース
Ｃ  本件で用いるインクジェットヘッドの総称
Ｆ  記録素子基板の側面を被覆する封止剤
Ｗ  実施例１及び実施例２におけるケースに設ける溝部と凹部との間の壁
Ｐ  実施例２におけるインクジェットヘッドの角部にかかる落下時の衝撃力
Ｌ  実施例１における溝Ｄ１の長手部の長さ
Ｄ１  実施例１におけるケースに設ける溝
Ｄ２０  実施例２におけるケースに
２Ａ  イエローインクのインク供給口
２Ｂ  マゼンタインクのインク供給口
２Ｃ  シアンインクのインク供給口
３Ａ  イエローインクの吐出口列
３Ｂ  マゼンタインクの吐出口列
３Ｃ  シアンインクの吐出口列
ＩＡ  イエローインクのインク供給路
ＩＢ  マゼンタインクのインク供給路
ＩＣ  シアンインクのインク供給路
Ｋ１  記録素子基板をケースに接合するための接着剤
Ｋ２  電気配線基板をケースに接合するための接着剤
ｄ  溝Ｄ１及び溝Ｄ２０の深さ
ｔ  壁Ｗの厚み
ｌ  実施例１における記録素子基板に設けられるインク供給口の長手部の長さ
ｓ  記録素子基板の変位量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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